KR19980028549A - Feed-back automatic thickness control device and method of designing the filter - Google Patents

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KR19980028549A
KR19980028549A KR1019960047653A KR19960047653A KR19980028549A KR 19980028549 A KR19980028549 A KR 19980028549A KR 1019960047653 A KR1019960047653 A KR 1019960047653A KR 19960047653 A KR19960047653 A KR 19960047653A KR 19980028549 A KR19980028549 A KR 19980028549A
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Abstract

본 발명은 피이드백 두께 제어기와 출측 두께측정기 사이에 로우패스필터를 구성하여, 판두께 편차를 감소시킬 수 있는 피이드백 두께 제어장치 및 그 필터 설계방법에 관한 것이다. 본 발명의 필터 설계방법은 출측 판두께의 전달함수를 구하고, 시간지연을 포함한 출측판 두께의 전달함수를 구하고, 순수 시정수를 구하여 시간지연을 포함한 시정수를 구하고, 상기 시간지연을 포함한 시정수로부터 대역폭을 구하고, 상기 대역폭을 로우패스필터의 차단주파수로 사용하여 로우패스필터를 설계하는 과정으로 구성되고, 본 발명의 제어장치는 강판을 감아주는 권취기와, 상기 권취기로부터 출력되는 강판을 압연하는 제 1 스탠드와, 상기 권취기에서 풀리는 강판의 두께를 제 1 스탠드 입측에서 측정하는 입측 두께측정기와, 상기 제 1 스탠드로부터 출력되는 강판의 두께를 측정하는 출측 두께측정기와, 상기 출측 두께측정기로부터 출력되는 신호중에서 상기 제 1 스탠드와 상기 출측 두께측정기와의 사이에 존재하는 지연시간보다 빠른 주기의 출측 판두께 편차 신호를 제거하는 로우 패스필터와, 상기 로우패스필터로부터 나온 신호를 이용하여 롤갭을 제어하는 피이드백 자동두께 제어기로 구성되어 피이드백 자동두께 제어기의 성능을 좋게하여 판두께 편차를 감소시킬 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a feed-back thickness control apparatus and a filter design method that can reduce a plate thickness deviation by constituting a low-pass filter between a feed thickness controller and an output thickness gauge. In the filter design method of the present invention, the transfer function of the exit plate thickness is obtained, the transfer function of the exit plate thickness including the time delay is obtained, the time constant including the time delay is obtained by obtaining the pure time constant, And designing a low-pass filter using the bandwidth as a cut-off frequency of the low-pass filter. The control device of the present invention comprises a winder for winding a steel sheet, a rolling device for rolling the steel sheet output from the winder, An output thickness gauge for measuring the thickness of the steel sheet output from the first stand; and an output thickness gauge for measuring the thickness of the steel sheet fed from the first stand, The output of the first stand and the output thickness gauge is faster than the delay time existing between the first stand and the output thickness gauge And a feed-back automatic thickness controller for controlling a roll gap using a signal from the low-pass filter to improve the performance of the feed back automatic thickness controller, The deviation can be reduced.

Description

피이드백 자동두께 제어장치 및 그 필터의 설계방법Feed-back automatic thickness control device and method of designing the filter

본 발명은 냉간압연 공정에서 냉간압연 강판의 두께 제어장치에 관한 것으로, 특히 제어가 불가능한 고주파의 출측판두께 편차 신호를 제어하기 위하여 스탠드 출측에 설치된 판두께 계측기의 출측에 시스템의 특성을 고려하여 피이드백 자동두께 제어기의 입측에 로우패스필터(LPF : low pass filter)를 구성하여 롤갭을 제어함으로써 피이드백 자동두께 제어기의 성능을 보다 좋게하여 판두께 편차를 감소시킬 수 있는 피이드백 자동두께 제어장치 및 그 필터 설계방법에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a cold-rolled steel sheet thickness control apparatus in a cold rolling process, and in particular, to control a high-frequency exit plate thickness deviation signal that can not be controlled, A feed back automatic thickness control device capable of reducing the plate thickness deviation by improving the performance of the feed back automatic thickness controller by controlling the roll gap by forming a low pass filter (LPF) at the entrance of the back automatic thickness controller, and And a filter design method thereof.

일반적으로, 자동화된 연속 냉간압연에서는 원하는 판두께로 모재를 압연하기 위해, 냉간 압연 제어모델의 하나로 두께제어 시스템이 알려져 있는데, 이 두께제어 시스템 모델은 냉간 압연과정의 물리적인 현상을 동역학적으로 수식화한 여러가지 이론식으로 구성되어 있다.In general, in an automated continuous cold rolling, a thickness control system is known as one of the cold rolling control models for rolling a base material to a desired plate thickness. This thickness control system model dynamically formulates the physical phenomenon of the cold rolling process It is composed of various theoretical formulas.

초기의 롤갭을 설정하기 위하여 다음을 설정한다.To set the initial roll gap, set the following:

P = f(H, h, tf, tb)P = f (H, h, t f, t b)

f = f(H, h, tf, tb)f = f (H, h, t f, t b)

h = P/k + sh = P / k + s

여기서, P는 압연하중, f는 선진률, H는 입측 두께,Where P is the rolling load, f is the advance rate, H is the inlet thickness,

h는 출측 두께, tf는 전방장력, tb는 후방장력h is the exit side thickness, t f is the front tension, t b is the back tension

s는 압연롤의 초기 간격s is the initial gap of the rolling roll

상기 식과 같이 압연하중 P, 선진률 f를 설정하고 그 식들을 편미분하여 두께제어 시스템의 모델을 유도하면 다음식과 같이 표현된다.If the model of the thickness control system is derived by setting the rolling load P and the advanced rate f as shown in the above equation and then partially differentiating the expressions, the following expression is obtained.

상기한 두께제어 시스템모델은 압연변수인 롤갭, 롤속도, 전방장력을 매개로 하여 통상 아래와 같이 행렬의 미분 방정식 형태로 표현된다.The thickness control system model described above is expressed in the form of a differential equation of a matrix, typically through the following roll parameters: roll gap, roll speed, and forward tension.

Xi= Ai-1Xi-1+AiXi+ Ai+1Xi+1+ BiUi+EiWi+Ei+1Wi+1.........(1a) X i = A i-1 X i-1 + A i X i + A i + 1 X i + 1 + B i U i + E i W i + E i + 1 W i + 1 ...... (1a)

Yi= Ci-1Xi-1+CiXi+ FiWi.........(1b)Y i = C i-1 X i-1 + C i X i + F i W i (1b)

(단, X = [dS, dVr, dtf]T=[롤 간격, 롤속도, 전방장력]T (Where X = [dS, dVr, dtf] T = [roll interval, roll speed, front tension] T

U = [dS, dVr]T=[롤 간격, 롤속도]T U = [dS, dVr] T = [roll interval, roll speed] T

E = [dH, dk, dSr]T=[입측두께, 변형저항, 롤편심]T E = [dH, dk, dSr] T = [Inlet Thickness, Deformation Resistance, Roll Eccentricity] T

Y = [dh, dtf]T=[출측두께, 전방장력]T)Y = [dh, dtf] T = [output thickness, front tension] T )

그리고, 상기식(1a)및 (1b)에서, 첨자ii번째 스탠드를 나타내고i+1i+1번째 스탠드가i번째 스탠드에 미치는 영향을 나타내며, A는 상태변수벡터 X에 따른 시스템 행렬이고, B는 제어변수 벡터 U에 따른 제어 행렬이고, E는 외란변수벡터 W에 따른 외란 행렬을 나타낸다.In the equations (1a) and (1b), the subscript i represents the i- th stand, i + 1 represents the influence of the i + 1 st stand on the i- th stand, A represents the system matrix B is a control matrix according to the control variable vector U, and E is a disturbance matrix according to the disturbance variable vector W.

그리고, C와 F는 각각 상태변수와 외란변수에 따른 출측행렬이다.And C and F are output matrices according to the state variable and the disturbance variable, respectively.

이러한 행렬들은 압연기의 사양 및 동적 특성으로 부터 결정되는 값으로서 두께제어 시스템 모델식(1a)및 (1b)을 시간에 대해 적분하면 압연중의 상태변수, 특히 출측 두께와 장력의 변화과정을 시간영역에서 동역학적으로 예측할 수 있다.These matrices are determined from the specifications and dynamic characteristics of the rolling mill. When the thickness control system model equations (1a) and (1b) are integrated with respect to time, the state variables during rolling, In the same direction.

상기 식 (1a)및 (1b)와 같은 형태의 두께제어 모델은 다변수 제어이론에 기초한 것으로써 매스플로우 판두께제어(MASS FLOW AGC)및 최적제어등에 가장 기본적으로 사용되는 식이다.The thickness control model in the form of the equations (1a) and (1b) is based on the multivariable control theory and is most commonly used for the mass flow plate thickness control (MASS FLOW AGC) and the optimum control.

상기와 같은 압연이론 수식 및 적응 수정계수 등을 이용하여 모재를 압연함으로써 목표의 판두께를 얻기 위하여 롤속도와 롤갭의 초기치를 결정해 주는 셋업(set-up)시스템을 구성한다. 그러나 모재의 판두께 변동외란 및 압연기 자체의 외란 등 때문에 상기 셋업(set-up)시스템만으로 목표로 하는 판두께를 얻는 것은 불가능하다.A set-up system is used to determine the initial values of the roll speed and the roll gap in order to obtain the target thickness by rolling the base material using the above rolling theory and the adaptive correction factor. However, it is impossible to obtain the target plate thickness only by the set-up system because of fluctuation of plate thickness variation of the base material and disturbance of the rolling mill itself.

따라서 이러한 외란 요인에 대처하여 목표로 하는 판두께로 모재를 압연하기 위해 자동두께 제어기가 부착되어 있다. 다수의 자동두께 제어기중에서 입측 두께측정기를 이용하여 롤갭을 제어하는 피이드포워드 자동두께 제어기(FF AGC : feedforward automatic gauge control)라는 것이 있고, 출측 두께측정기를 이용하여 롤갭을 제어하는 피이드백 자동두께 제어기(FB AGC : feedback automatic gauge control)라는 것이 있다.Therefore, an automatic thickness controller is attached for rolling the base material to the target plate thickness in response to such disturbance factors. Among many automatic thickness controllers, there is a feedforward automatic gauge control (FF AGC) that controls the roll gap using an input thickness gauge, and a feed back automatic thickness controller (FF AGC) that controls the roll gap using an output thickness gauge FB AGC (feedback automatic gauge control).

피이드백 자동두께 제어기는 출측 판두께에 설치된 출측 두께측정기로부터 목표 판두께의 편차신호가 측정되면 하기 수학식 1을 이용하여 롤갭의 조정을 통해 판두께 편차를 제거하도록 작동한다.The feed back automatic thickness controller operates to remove the plate thickness deviation by adjusting the roll gap using the following equation (1) when the target plate thickness deviation signal is measured from the output thickness meter installed at the exit plate thickness.

__

dHFB: 피이드백 자동두께제어에 의한 롤갭 제어량, dh : 출측 판두께의 편차량dH FB : Roll gap control amount by feed-back automatic thickness control, dh: Deviation of output plate thickness

M : 소성계수, K : 탄성계수, CP: 비례이득 상수, CI: 적분이득 상수, S : 라플라스 연산자M: plasticity factor, K: elastic modulus, C P : proportional gain constant, C I : integral gain constant, S: Laplace operator

통상적으로 상기 수학식 1은 압연 이론식으로부터 유도되어지는, 공장의 PLC (pro-grammable logic controller)안에 구현되어 있어 직접적으로 롤갭을 움직인다. 또한 피이드백 자동두께 제어기는 다른 자동두께 제어기에 비해 출측 판두께의 편차에 미치는 영향이 크다. 상기 수학식 1에서 M, K는 고유값으로 결정되고, 피이드백 자동두께제어기는 비례적분(PI ; proportion integral)제어기로 구성되어 있기 때문에, CP와 CI는 압연 특성 및 롤갭의 능력에 따라 결정해 주어야 한다.Typically, Equation (1) is implemented in a PLC (pro grammable logic controller) derived from the rolling theoretical equation and directly drives the roll gap. In addition, feed - back automatic thickness controllers have a large effect on the deviation of the outboard thickness compared to other automatic thickness controllers. Since M and K are determined as eigenvalues in Equation (1) and the feed back automatic thickness controller is constituted by a proportional integral (PI) controller, C P and C I depend on the rolling characteristics and the roll gap capability You have to decide.

일반적인 기술에 관련되는 종래의 기술에 대한 구성은 도 1에 도시되어 있으며, 도 1은 종래의 피이드백 자동두께 제어장치의 개략도이다.1 is a schematic view of a conventional feed back automatic thickness control apparatus.

도 1를 참조하면, 종래의 피이드백 자동두께 제어장치에서 출측 판두께 측정기(5)가 롤직하가 아닌 1번 스탠드(2)와 2번 스탠드(3)사이에 위치하고 있어 항상 시간 지연이 존재하며, 비례적분(PI ; proportion integral)제어기의 성능을 충분히 발휘 할 수 없었다. 특히 피이드백 자동두께 제어장치(7) 자체의 시간 지연보다 빠른 외란에 대해서는 이득을 증가시킬 경우 시스템이 불안정하게 되는 경향이 있다.1, in the conventional feed back automatic thickness control apparatus, since the exit thickness gauge 5 is located between the first stand 2 and the second stand 3 rather than directly under the roll, there is always a time delay , And the proportion integral controller (PI) can not sufficiently exhibit their performance. In particular, when the gain is increased for a disturbance faster than the time delay of the feedback automatic thickness control device 7 itself, the system tends to become unstable.

이와 같은 종래기술에서는 항상 시간지연이 존재하여, 출측 두께측정기(5)에서 외란을 감지하더라도 피드백 자동 두께제어장치(7)에 그 감지신호를 전달하기전에 다른 외란이 또 감지되므로, 비례적분(PI ; proportion integral)제어기의 성능을 충분히 발휘할 수 없었다.In such a conventional technique, there is always a time delay. Even if the output thickness gauge 5 senses the disturbance, other disturbances are detected before transmitting the detection signal to the feedback automatic thickness control device 7, the proportion integral can not sufficiently show the performance of the controller.

특히 피이드백 자동두께 제어장치 자체의 시간 지연보다 빠른 외란 즉 고주파에 대해서는 제어기의 제어가 불가능하여 발산하는 현상을 방지하기 위하여 이득을 감소시켜 사용해야 하고, 이득을 증가시킬 경우 시스템이 불안정하게 되는 문제점이 있다.In particular, it is necessary to reduce the gain in order to prevent the disturbance, that is, the high frequency, faster than the time delay of the feed back automatic thickness control device itself and to prevent the control of the controller from diverging, and when the gain is increased, the system becomes unstable have.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고 개선점을 달성하기 위해 안출한 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 피이드백 자동두께 제어장치 자체에 존재하는 지연시간보다 빠르기 때문에 제어가 불가능한 출측판두께 편차 신호를 미리 제거하기 위하여 피이드백 자동두께 제어장치의 입측에 설치되는 로우패스필터(LPF : low pass filter)를 설계하는 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems and to achieve improvements. Therefore, it is an object of the present invention to provide a low pass filter (hereinafter referred to as " low pass filter ") installed at the mouth of a feed back automatic thickness control apparatus in order to remove, in advance, LPF (Low Pass Filter).

본 발명의 또 다른 목적은 피이드백 자동두께 제어장치 자체에 존재하는 지연시간 보다 빠른 출측판 두께 편차신호를 제거하여 피이드백 자동두께 제어장치의 성능을 좋게 하여 판두께 편차를 감소시킬 수 있는 피이드백 자동두께 제어장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a feed back automatic thickness control apparatus and a feed back automatic thickness control apparatus, And to provide an automatic thickness control apparatus.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명에 의한 피이드백 자동두께 제어장치의 필터 설계방법은 출측 판두께의 전달함수를 구하는 단계와, 롤직하로부터 스탠드의 출측 판두께 측정기까지 판의 시간지연과 상기 출측판 두께의 전달함수로 부터 시간지연을 포함한 출측한 두께의 전달함수를 구하는 단계와, 상기 시간지연을 포함한 출측판 두께의 전달함수의 그래프로부터 순수 시정수를 구하여 시간지연을 포함한 시정수를 구하는 단계와, 상기 시간지연을 포함한 시정수로부터 주파수 영역에서의 대역폭을 구하고, 상기 대역폭을 로우패스필터의 차단주파수로 사용하여 로우패스필터를 설계하는 과정을 포함하여 구성되고, 본 발명에 의한 상기 필터를 이용한 피이드백 자동두께 제어장치는 강판을 감아주는 권취기와, 상기 입측 두께측정기로부터 나온 강판을 압연하는 제 1 스탠드와, 상기 권취기에서 풀리는 강판의 두께를 제 1 스탠드 입측에서 측정하는 입측 두께 측정기와, 상기 제 1 스탠드로부터 나온 강판의 두께를 측정하는 출측 두께측정기와, 상기 출측 두께측정기로부터 출력되는 신호중에서 상기 제 1 스탠드와 상기 출측 두께측정기와의 사이에 존재하는 지연시간보다 빠른 주기의 출측 판두께 편차신호를 제거하는 로우패스필터와, 상기 로우패스필터로부터 나온 신호를 이용하여 롤갭을 제어하는 피이드백 자동두께 제어기로 구성됨으로써, 피이드백 자동두께 제어기의 성능을 좋게하여 판두께 편차를 감소시킬 수 있다.As a technical means for accomplishing the object of the present invention, a filter design method of a feed back automatic thickness control apparatus according to the present invention includes a step of obtaining a transfer function of an exit side thickness, Obtaining a transfer function of the output thickness including a time delay from a transfer function of the plate thickness and a transfer function of the plate thickness of the exit plate; obtaining a pure time constant from a graph of a transfer function of the exit plate thickness including the time delay, And designing a low-pass filter using the bandwidth as a cut-off frequency of the low-pass filter, wherein the low-pass filter includes a time constant including a time delay, The feed-back automatic thickness control apparatus using the filter according to the present invention comprises a winder for winding a steel sheet, A thickness measuring device for measuring the thickness of a steel strip to be unwound from the take-up machine at a first stand, and an output thickness measuring device for measuring a thickness of the steel strip from the first stand, A low pass filter for removing an output thickness deviation signal of a period longer than a delay time existing between the first stand and the output thickness gauge from the signals output from the output thickness gauge, And a feed-back automatic thickness controller for controlling the roll gap using a signal from the feed-back automatic thickness controller, thereby reducing the plate thickness deviation by improving the performance of the feed-back automatic thickness controller.

도1은 종래의 피이드백 자동두께 제어장치의 개략도,1 is a schematic view of a conventional feed back automatic thickness control apparatus,

도2는 본 발명에 의한 필터를 이용한 피이드백 자동두께 제어장치의 개략도,2 is a schematic view of a feed back automatic thickness control apparatus using a filter according to the present invention,

도3은 종래의 피이드백 자동두께 제어장치의 시간응답을 나타낸 그래프,3 is a graph showing the time response of a conventional feed back automatic thickness control apparatus,

도4는 종래의 필터를 이용하지 않은 피이드백 자동두께 제어장치의 출측 판두께 편차를 나타낸 그래프,FIG. 4 is a graph showing the deviation of the thickness of the exit side of a conventional feedback control automatic thickness control apparatus without using a filter,

도5는 본 발명에 필터를 이용한 피이드백 자동두께 제어장치의 출측 판두께 편차를 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the deviation of thickness of the exit side plate of the feed back automatic thickness control apparatus using the filter according to the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

1 : 권취기 2 : 1번 스태드1: take-up machine 2: 1 stad

3 : 2번 스태드 4 : 입측 두께측정기3: 2 std 4: Inside thickness meter

5 : 출측 두께측정기 6 : 피이드포워드 자동두께 제어기5: Output thickness meter 6: Feed-forward automatic thickness controller

7 : 피이드백 자동두께 제어기 8 : 로우패스필터7: feed-back automatic thickness controller 8: low-pass filter

이하, 본 발명에 의한 피이드백 자동두께 제어장치의 필터 설계방법을 수행하기 위한 방법의 구성을 설명한다. 본 발명에 의한 피이드백 자동두께 제어장치의 필터 설계방법은 앞서 설명한 두께 제어 시스템 모델식(1a)및 (1b)을 이용하여 출측판 두께의 전달함수Hereinafter, a configuration of a method for performing a filter designing method of a feed back automatic thickness control apparatus according to the present invention will be described. The filter design method of the feed back automatic thickness control apparatus according to the present invention uses the above-described thickness control system model equations (1a) and (1b)

__

G(S):출측 판두께의 전달함수, dh:출측 판두께의 편차량, S:라플라스연산자G (S) is the transfer function of the exit plate thickness, dh is the deviation of the exit plate thickness, S is the Laplace operator

dH:피이드포워드 자동두께제어와 피이드백 자동두께제어에 의한 롤갭 제어량dH: roll gap control by feed-forward automatic thickness control and feed back automatic thickness control

a, b, c, d, e, f, g : 자동두께 제어장치의 조건에 따라 변하는 계수a, b, c, d, e, f, g: coefficients varying according to the conditions of the automatic thickness control device

를 구한다..

다음, 롤직하로부터 스탠드의 출측 판두께 측정기까지 판의 시간지연(Td)을 고려하기 위하여 상기 출측 판두께의 전달함수(G(S))로부터 하기 식과 같이 시간지연을 포함한 출측판 두께의 전달함수(G´(S))를 구한다.Next, a transfer function (G (S)) of the exit plate thickness is calculated from the transfer function G (S) of the exit plate thickness in consideration of the time delay (Td) (G '(S)).

G´(S)=G(S)e-TdS G '(S) = G (S) e- TdS

G´(S) : 시간지연을 포함한 출측판 두께의 전달함수,G '(S) is the transfer function of the exit plate thickness including the time delay,

G(S) : 출측판 두께의 전달함수, S : 라플라스연산자, Td: 시간지연G (S) is the transfer function of the exit plate thickness, S is the Laplace operator, T d is the time delay

상기 시간지연을 포함한 출측판 두께의 전달함수(G´(S))의 스텝입력에 대한 특성을 표시하는 그래프(도 3 참조)로부터 순수 시정수(Ts)를 구하여 하기 식에 의하여 시간지연을 포함한 시정수(T)를 구한다.(Ts) is obtained from a graph (see FIG. 3) showing a characteristic of a step input of a transfer function (G '(S)) of the exit plate thickness including the time delay to obtain a time constant The time constant (T) is obtained.

T = Td+Ts T = T d + T s

T : 시정수, Td : 시간지연, Ts : 순수 시정수T: time constant, Td: time delay, Ts: pure time constant

상기 시간지연을 포함한 시정수(T)로부터 하기 식에 의하여 주파수 영역에서의 대역폭(ωB)을 구하고,The bandwidth (? B ) in the frequency domain is obtained from the time constant (T) including the time delay by the following equation,

ωB=_ω B = _

ωB: 대역폭 , T : 시정수ω B : bandwidth, T: time constant

상기 대역폭(ωB)을 로우패스필터의 차단주파수로 사용하여 하기 식에 의하여Using the bandwidth ([omega] B ) as the cut-off frequency of the low-pass filter,

__

(F)S : 저역통과필터의 전달 함수, S : 라플라스 연산자, ωB: 대역폭(F) S: transfer function of low-pass filter, S: Laplace operator, ω B : bandwidth

로우패스필터를 설계하는 과정으로 구성된다.And designing a low-pass filter.

이하, 본 발명에 의한 상기 로우패스필터를 이용한 피이드백 자동두께 제어장치의 구성을 첨두된 도면을 참고로하여 설명한다.Hereinafter, a configuration of a feedback automatic thickness control apparatus using the low pass filter according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명에 의한 필터를 이용한 피이드백 자동두께 제어장치의 개략도이다.2 is a schematic view of a feed back automatic thickness control apparatus using a filter according to the present invention.

본 발명에 의한 자동두께 제어장치는 강판을 감아주는 권취기(1)와, 상기 권취기(1)에서 풀리는 강판의 두께를 제 1 스탠드(2) 입측에서 측정하는 입측 두께측정기(4)와, 상기 입측 두께측정기(4)로부터 나온 강판을 압연하는 제 1 스탠드(2)와, 상기 제 1 스탠드(2)로부터 나온 강판의 두께를 측정하는 출측 두께측정기(5)와, 상기 출측 두께측정기(5)로부터 나온 강판을 압연하는 제 2 스탠드(3)와, 상기 입측 두께측정기(4)를 이용하여 롤갭을 제어하는 피이드 포워드 자동두께 제어기(6)와, 상기 출측 두께 측정기(5)부터 출력되는 신호중에서 상기 제 1 스탠드(2)와 상기 출측 두께측정기(5)와의 사이에 존재하는 지연시간보다 빠른 주기의 출측 판두께 편차 신호를 제거하는 로우패스필터(8)와, 상기 로우패스필터(8)로부터 나온 신호를 이용하여 롤갭을 제어하는 피이드백 자동두께 제어기(7)로 구성된다.The automatic thickness control apparatus according to the present invention comprises a winder (1) for winding a steel plate, an inlet thickness gauge (4) for measuring the thickness of the steel plate unwound from the winder (1) An output thickness gauge 5 for measuring the thickness of the steel sheet from the first stand 2 and a thickness gauge 5 for measuring the thickness of the exit thickness gauge 5 A feed-forward automatic thickness controller 6 for controlling the roll gap using the inlet thickness gauge 4, a second stand 3 for rolling a steel sheet from the output thickness gauge 5, A low pass filter 8 for eliminating an outboard thickness deviation signal having a period higher than the delay time existing between the first stand 2 and the output thickness gauge 5 in the low pass filter 8, To control the roll gap using a signal from < RTI ID = 0.0 > Id bag consists of automatic thickness controller 7.

본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.In the drawings referred to in the present invention, components having substantially the same configuration and function will use the same reference numerals.

이와같이 구성된 본 발명에 의한 장치 및 방법을 하기에 상세히 설명한다.The apparatus and method according to the present invention thus constructed will be described in detail below.

[표 1][Table 1]

__

상기 표1의 조건으로부터 롤갭에 대한 출측 판두께의 전달함수는 통상적인 자동두께 제어모델을 앞서 설명한 두께제어 시스템 모델식(1a)및 (1b)을 이용하여 구하면 그 전달함수G(s)는 하기 수학식 2와 같이 주어진다.From the conditions of Table 1, the transfer function of the outboard thickness for the roll gap is obtained by using the thickness control system model equations (1a) and (1b) described above and the transfer function G (s) 2 < / RTI >

__

G(S) : 출측 판두께의 전달함수, dh : 출측 판두께의 편차량,G (S) is the transfer function of the exit plate thickness, dh is the deviation of the exit plate thickness,

dH : FF AGC 와 FB AGC에 의한 롤갭 제어량, S : 라플라스 연산자dH: roll gap control amount by FF AGC and FB AGC, S: Laplace operator

롤직하로부터 제 1 스탠드(2)의 출측 판두께 측정기(5)까지 판의 시간지연(Td)은 상기 표 1 의 조건으로부터 약 0.5초로 주어진다. 즉 판의 시간지연(Td)은 롤직하로부터 제 1 스탠드(2)의 출측 판두께 측정기(5)까지 거리를 상기 표 1의 압연속도로 나누면 구해진다.The time delay (T d ) of the plate from under the roll to the exit thickness gauge 5 of the first stand 2 is given as about 0.5 seconds from the condition of Table 1 above. That is, the time delay (T d ) of the plate is obtained by dividing the distance from the roll right side to the exit side thickness gauge 5 of the first stand 2 by the rolling speed of Table 1 above.

따라서 상기 수학식 2에 시간지연을 포함한 전당함수로 변환하면 하기 수학식 3과 같다.Therefore, the conversion into a full charge function including the time delay in Equation (2) yields Equation (3).

G´(S) = G(S)e-0.5S G '(S) = G (S) e- 0.5S

G´(S) : 시간지연을 포함한 출측 판두께의 전달함수,G '(S) is the transfer function of the exit plate thickness, including the time delay,

G(S) : 출측 판두께의 전달함수, S : 라플라스 연산자G (S) is the transfer function of the exit board thickness, S is the Laplace operator

상기 수학식 3을 이용하여 시간영역에서의 테스트 입력인 단위스텝을 이용하여 시간응답 특성을 구하면 도 3과 같이 표시된다. 여기서 도 3은 종래의 피이드백 자동두께 제어장치의 시간응답을 나타낸 그래프이다. 도 3에서 시간 지연을 제외한 순수시정수(Ts)는 0.17초로 주어지므로 시간 지연으로 인한 시정수(T)는 하기 수학식 4와 같다. 시정수는 시스템의 응답 특성 지수로서 응답이 정상상태의 63%에 도달할 때의 시간을 말한다.When the time response characteristic is obtained by using the unit step which is the test input in the time domain using the above-mentioned Equation (3), it is displayed as shown in FIG. 3 is a graph showing a time response of a conventional feedback automatic thickness control apparatus. In FIG. 3, the net time constant Ts excluding the time delay is given as 0.17 seconds, so that the time constant T due to the time delay is represented by Equation 4 below. The time constant is the system response characteristic index, which is the time when the response reaches 63% of the steady state.

T = Td+Ts= 0.5 +0.17 = .67초 T = T d + T s = 0.5 +0.17 = .67 cho

T : 시정수, Td : 시간지연, Ts: 순수 시정수T: time constant, Td: time delay, Ts: pure time constant

주파수 영역에서의 대역폭(ωB)은 시정수의 역수를 취함으로써 하기 수학식 5와 같이 구할수 있다. 대역폭 값이 크면 시스템의 응답이 빠르고 작으면 응답이 느리다. 즉 시스템이 대역폭보다 큰 주파수에서는 반응하기 어렵고 작은 주파수에서는 잘 반응할 수 있다.The bandwidth (? B ) in the frequency domain can be obtained by the following inequality (5) by taking the reciprocal of the time constant. If the bandwidth value is high, the response of the system is fast, and if it is small, the response is slow. That is, it is difficult for the system to react at frequencies higher than the bandwidth, and it may react well at lower frequencies.

__

ωB: 대역폭, T : 시정수ω B : bandwidth, T: time constant

상기 수학식 5에 의해서 본 장치가 제거 가능한 외란의 주파수는 약 0.24㎐ 이하로 결정되므로 이보다 낮은 주파수만 통과하도록 로우패스필터를 설계한다. 일반적으로 로우패스필터의 1차 기본식은 하기 수학식 6과 같이 표현된다.The frequency of the disturbance that can be removed by the apparatus according to Equation (5) is determined to be about 0.24 Hz or less, so that the low-pass filter is designed to pass only the lower frequency. In general, the first fundamental equation of the low-pass filter is expressed by Equation (6) below.

__

F(S) : 저역통과필터의 전달함수, S ; 라플라스 연산자, ωB: 대역폭F (S): transfer function of the low-pass filter, S; Laplace operator, ω B : bandwidth

상기 결정된 차단주파수 0.24㎐를 상기 수학식 6의 ωB에 대입하고 그 필터를 도 2와 같이 출측 두께측정기(5)와 피이드백 두께 제어장치(7) 사이에 설치함으로써 피이드백 자동두께 제어장치(7)와 출측 두께 측정기(5) 사이에 존재하는 지연시간보다 빠른 출측판 두께 편차신호를 제거하여 피이드백 자동두께 제어장치의 성능을 좋게하여 판두께 편차를 감소시킬 수 있는 피이드백 자동두께 제어장치를 만들 수 있다.The determined cutoff frequency 0.24 Hz is substituted for ω B in Equation 6 and the filter is provided between the output thickness gauge 5 and the feed back thickness control device 7 as shown in FIG. 7 and the exit thickness gauge 5 to eliminate the exit board thickness deviation signal that is faster than the delay time existing between the feed thickness gauge 5 and the output thickness gauge 5, thereby improving the performance of the feed back automatic thickness control apparatus and reducing the plate thickness deviation. .

본 발명의 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The effects of the present invention will be described in detail as follows.

상기 표 1 의 실제 압연조건을 이용하여 본 발명에 따라 필터를 이용한 피이드백 자동두께 제어를 수행하였다. 도 4는 종래의 필터를 이용하지 않은 피이드백 자동두께 제어장차의 출측 판두께 편차를 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명에 의한 필터를 이용한 피이드백 자동두께 제어장치의 출측판 두께 편차를 나타낸 그래프이다. 도 5에 나타난 바와 같이 본 발명은 종래에 비해 1번 스탠드 출측 판두께 편차에 있어 약 ±0.02% 개선되는 효과가 있음을 알 수 있다.The feed-back automatic thickness control using the filter according to the present invention was performed using the actual rolling conditions of Table 1 above. FIG. 4 is a graph showing the deviation of the thickness of the exit side of the feed back automatic thickness control system without using the conventional filter, and FIG. 5 is a graph showing the deviation of the exit side thickness of the feed back automatic thickness control system using the filter of the present invention to be. As shown in FIG. 5, it can be seen that the present invention has an effect of improving about ± 0.02% in the thickness deviation of the stand-off plate 1 compared with the conventional one.

상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 피이드백 자동두께 제어기의 제어가 불가능한 고주파의 출측 판두께 편차 신호를 미리 제거하여 피이드백 자동두께 제어기의 성능을 보다 좋게하여 판두께 편차를 감소시키는 표과가 있다.As described above, according to the present invention, there is a table for reducing the plate thickness deviation by improving the performance of the feed back automatic thickness controller by removing the high frequency output plate thickness deviation signal which can not be controlled by the feed back automatic thickness controller in advance.

Claims (4)

피이드백 두께 제어장치의 필터 설계방법에 있어, 출측판 두께의 전달함수(G(S))를 통상적인 자동두께 제어모델 구성방법에 의해 구하고, 롤직하로부터 스탠드의 출측판 두께 측정기까지 판의 시간지연(Td)과 상기 출측판 두께의 전달함수(G(S))로부터 시간지연을 포함한 출측판 두께의 전달함수(G´(S))를 구하는 단계와, 상기 시간지연을 포함한 출측판 두께의 전달함수(G´(S))의 스텝입력 특성으로부터 순수 시정수(Ts)를 구하여 상기 롤직하로부터 스탠드의 출측판 두께 측정기까지 판의 시간지연(Td)을 포함한 시정수(T)를 구하는 단계와, 상기 시간지연을 포함한 시정수(T)로부터 주파수 영역에서의 대역폭(ωB)을 구하고, 상기 대역폭(ωB)을 차단주파수로 하는 로우패스필터를 설계하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 피이드백 자동두께 제어장치의 필터 설계방법.In the filter design method of the feed back thickness control apparatus, the transfer function G (S) of the exit side thickness is obtained by a conventional automatic thickness control model construction method, and the time of the plate from the bottom of the roll to the exit side thickness gauge of the stand Obtaining a transfer function G '(S) of the exit plate thickness including a time delay from a delay T d and a transfer function G (S) of the exit plate thickness; (T s ) is calculated from the step input characteristics of the transfer function (G '(S)) of the stand and the time constant (T) including the plate time delay (T d ) (? B ) in the frequency domain from the time constant (T) including the time delay, and designing a low-pass filter having the bandwidth (? B ) as the cut-off frequency. A feed-back automatic thickness feature Method of filter design of a speech device. 제1항에 있어서, 상기 순수 시정수(Ts)는 시스템의 응답 특성 지수로서 응답이 정상상태의 63%에 도달할 때의 시간인 것을 특징으로 하는 피이드백 자동두께 제어장치의 필터 설계방법.The method of claim 1, wherein the pure time constant (Ts) is a response characteristic index of the system, and the time when the response reaches 63% of the steady state. 피이드백 자동두께 제어장치에 있어서, 강판을 감아주는 권취기와, 상기 권취기로부터 출력되는 강판을 압연하는 제 1 스탠드와, 상기 권취기에서 풀리는 강판의 두께를 제 1 스탠드 입측에서 측정하는 입측 두께 측정기와, 상기 제 1 스탠드로부터 출력되는 강판의 두께를 측정하는 출측 두께측정기와, 상기 출측 두께측정기로부터 출력되는 신호중에서 상기 제 1 스탠드와 상기 출측 두께 측정기와의 사이에 존재하는 지연시간보다 빠른 주기의 출측 판두께 편차 신호를 제거하는 로우패스필터와, 상기 로우패스필터로부터 나온 신호를 이용하여 롤갭을 제어하는 피이드백 자동두께 제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 피이드백 자동두께 제어장치.A feed-back automatic thickness control apparatus comprising: a winder for winding a steel plate; a first stand for rolling a steel plate outputted from the winder; and an inlet thickness gauge for measuring the thickness of a steel plate unwound from the winder, An output thickness gauge for measuring a thickness of the steel sheet output from the first stand, and a second thickness gauge for measuring a thickness of the steel sheet output from the first thickness gauge for a period longer than a delay time between the first stand and the output thickness gauge And a feed back automatic thickness controller for controlling a roll gap by using a signal from the low pass filter. 제3항에 있어서, 상기 로우패스필터는 출측판 두께의 전달함수(G(S))로 부터 상기 제 1 스탠드와 상기 출측 두께측정기와의 사이에 존재하는 지연시간을 포함한 출측판 두께의 전달함수(G´(S))를 구하고, 상기 시간지연을 포함한 전달함수(G´(S))의 스텝입력 응답 특성으로부터 순수 시정수(Ts)과 상기 시간지연(Td)을 포함한 시정수(T)를 구하고, 상기 시간지연을 포함한 시정수(T)로부터 주파수 영역에서의 대역폭(ωB)를 구하여 상기 대역폭(ωB)을 그 차단주파수로 하는 로우패스필터임을 특징으로 하는 피이드백 자동두께 제어장치.The apparatus as claimed in claim 3, wherein the low pass filter has a transfer function (G (S)) of a thickness of the exit plate including a delay time existing between the first stand and the exit thickness gauge from a transfer function (G'(S)) the time constant including the seek, the number of steps from the pure water constant input response (Ts) and the time delay (T d) of the transfer function (G'(S)), including the time delay (T ) Is a low pass filter which obtains a bandwidth (? B ) in a frequency domain from a time constant (T) including the time delay and sets the bandwidth (? B ) as a cutoff frequency thereof. Device.
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KR20180003998A (en) * 2016-07-01 2018-01-10 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 Plant control device, rolling control device, plant control method, and plant control program

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